Atualmente, o enrolamento do transformador é feito principalmente de fio de cobre e folha de cobre, mas também de fio de alumínio e folha de alumínio. No entanto, há uma disputa sobre os defeitos do transformador com enrolamento de cobre e do transformador com enrolamento de alumínio. Atualmente, o transformador com enrolamento de alumínio é mais amplamente utilizado em transformadores de distribuição, especialmente na Europa, América do Norte, América Latina e outras regiões.
Comparação de desempenho entre cobre e alumínio: considerando a relação-custo-benefício e a disponibilidade, o mercado utiliza predominantemente cobre e alumínio para condutores de transformadores, sendo que suas principais diferenças são:
1. resistividade
2. densidade
3. efeito de pele condutor
4. conectividade
5. usinabilidade
6. comportamento mecânico
1. Resistividade e Densidade
A condutividade elétrica do alumínio é aproximadamente 62% da do cobre. Para obter a mesma resistência, os condutores de alumínio requerem uma área de seção-transversal 62% maior que a do cobre. Isso exige seções transversais maiores-para manter a resistência equivalente, o que aumenta a quantidade de outros materiais usados em transformadores de potência, como núcleos de ferro e invólucros. No entanto, a densidade do alumínio é inferior à do cobre (2,7 kg/dm³ vs. 8.9 kg/dm³). Para a mesma resistência e comprimento de enrolamento (com perdas idênticas), a massa do alumínio é reduzida pela metade.
2. resistência à tração
O alumínio tem menor resistência à tração que o cobre. No entanto, quando comparado aos materiais de cobre que alcançam a mesma resistividade, o aumento da área-secional dos condutores de alumínio ajuda a compensar seu menor limite de escoamento.
3. Desempenho térmico e estabilidade térmica-de curto-circuito
Comparação da estabilidade térmica-de curto-circuito de transformadores com enrolamento de cobre e alumínio do mesmo modelo
Para o mesmo modelo de transformador, a comparação da resistência da corrente de curto-circuito entre transformadores de cobre e alumínio é mostrada na figura abaixo (de acordo com GB1094.5-2008, o cobre suporta 350 graus e o alumínio 200 graus).
Curto-circuito de cobre-tempo de resistência à corrente/S Curto-circuito de alumínio-tempo de resistência à corrente/S
A comparação na figura acima mostra que, para transformadores do mesmo modelo, o aumento de temperatura dos transformadores de cobre e alumínio é essencialmente o mesmo sob corrente e duração de-curto-circuito idênticas, mas os transformadores de cobre podem suportar a corrente-de curto-circuito por um período mais longo do que os transformadores de alumínio.